Владимир Голованов родился 11 декабря 1939 года в Новосибирске. Он закончил ВГИК (сценарный факультет) в 1963 году и затем поступил в Высшие курсы сценаристов и режиссеров при ВГИКе (режиссерский факультет) в 1970 году.
Его дебют в мире анимации был связан с фильмом «Фильм, фильм, фильм» (режиссер: Фёдор Хитрук). В течение своей карьеры он создал сценарии к множеству фильмов и мультфильмов.
Владимир Голованов также был одним из основателей Открытого Российского фестиваля анимационного кино, который стал известным как «Таруса», а затем переименовался в фестиваль Суздаль. В 2007 году ему была вручена награда Приз имени Вячеслава Маясова за его значительный вклад в развитие Суздальского фестиваля.
Владимир Голованов также руководил Клубом аниматоров при Московском музее кино.
Его жена — Мария Муат (род. 1951), также является режиссером-мультипликатором. У них есть сын по имени Владимир Муат.
Владимир Голованов ушел из жизни 5 июня 2023 года в возрасте 84 лет в Москве.
